JPH07105207B2 - 電子顕微鏡の明るさズーム調整装置 - Google Patents

電子顕微鏡の明るさズーム調整装置

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JPH07105207B2
JPH07105207B2 JP63033729A JP3372988A JPH07105207B2 JP H07105207 B2 JPH07105207 B2 JP H07105207B2 JP 63033729 A JP63033729 A JP 63033729A JP 3372988 A JP3372988 A JP 3372988A JP H07105207 B2 JPH07105207 B2 JP H07105207B2
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irradiation lens
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敏和 本田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、拡大レンズ系の倍率に応じて照射レンズの励
磁電流を制御して蛍光板に形成する像の明るさを安定化
する電子顕微鏡の明るさズーム調整装置に関する。
〔従来の技術〕
第4図は従来の明るさズームを備えた電子顕微鏡の制御
系の構成例を示す図であり、11は照射レンズ(CL)、12
は対物レンズ(OL)、13は中間レンズ(IL)、14は投影
レンズ(PL)、15は蛍光板(FS)、16は倍率設定つまみ
(MS)、17は検出回路(DT)、18は現在値測定回路、19
は初期値記憶回路、20と21は増幅器。22は明るさ設定つ
まみ(BS)、23は切り換えスイッチ(S)、24は試料を
示す。
従来、電子顕微鏡の明るさズームは、第4図に示すよう
に蛍光板15に検出回路17を接続して倍率変化に伴う蛍光
板15上の明るさを検出して照射レンズ11の励磁を制御す
る負帰還制御系を採用している。検出回路17は、螢光板
15若しくはその近傍に設けられたCdS等の電流検出素子
により明るさに対応する信号を検出するものである。こ
の例では、まず、切り換えスイッチ23を図示の状態にし
たまま明るさ設定つまみ22を操作して照射レンズ11の励
磁を制御することによって所望の明るさに設定する。そ
こで、この設定された明るさにおける検出回路17の検出
値を初期値(目標値)として初期値記憶回路19に記憶す
る。
そして、この設定した明るさに保つようにする場合に
は、切り換えスイッチ23を図示の状態から反転させ、検
出回路17を現在値測定回路18に接続すると共に増幅器20
を増幅器21に接続する。この回路接続の切り換えによっ
て、増幅器20で初期値記憶回路19に記憶された値すなわ
ち設定明るさと、現在値測定回路18の出力値すなわち検
出回路17において検出されている現在の明るさとが比較
される。その結果、増幅器21によりこの比較出力が増幅
され照射レンズ11の励磁電流が制御されるので、拡大レ
ンズ系の倍率が変化しても、蛍光板15上の明るさは、初
期値記憶回路19に記憶された設定明るさに制御されるこ
とになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記の如き従来の明るさズームでは、蛍
光板15の電流が10-6〜10-14Aと微小であり、この電流を
検出するためには検出回路17が一般に高インピーダンス
にならざるを得ないという問題がある。そのため、検出
回路17自体が比較的長い時定数のものになるので、明る
さの検出に時間がかかり、早い変化に追随できない。ま
た、検出信号が微少であるため検出感度が低下するとい
う問題がある。
また、試料24と照射レンズ11との間には、一度クロスオ
ーバーをもつような照射レンズ励磁の条件とクロスオー
バーをもたない照射レンズ励磁の条件がある。前者をオ
ーバー側、後者をアンダー側と呼ぶ。オーバー側で励磁
を増せば試料上でのビーム径は大きくなり、アンダー側
では逆に小さくなる。そのため、同じ暗さの状態から所
定の明るさにするための信号を発生させる場合にも、明
るさズームの起動をオーバー側の条件で行ったかアンダ
ー側の条件で行ったかにより異なってくる。すなわち、
オーバー側の条件による起動では、照射レンズ11の励磁
を弱めなければならないのに対し、アンダー側の条件に
よる起動では、照射レンズ11の励磁を強めなければなら
ない。従って、この明るさズームの可変範囲は、いずれ
かの条件の案内でしか使えないという制約条件が必要で
あった。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、倍率
の設定に応じて瞬時に所定の明るさに蛍光板の明るさを
設定制御することができる電子顕微鏡の明るさズーム調
整装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明は、拡大レンズ系の倍率に応じて照射
レンズの励磁電流を制御して表示面に形成する像の明る
さを安定化する電子顕微鏡の明るさズーム調整装置であ
って、明るさズーム起動前の拡大レンズ系倍率MA、照射
レンズの励磁電流JAと定数Kより求められる定数KA
{(JA 2/K)−1}MAを用い、倍率変化後の拡大レンズ
系倍率MBに対し明るさズーム起動後の照射レンズの励磁
電流JBとして の式により求めた値を用いて照射レンズの励磁電流を制
御する励磁電流制御手段を備えたことを特徴とするもの
である。
〔作用〕
本発明の電子顕微鏡の明るさズーム調整装置では、明る
さズーム起動前の拡大レンズ系倍率MA、照射レンズの励
磁電流JAと定数Kより求められる定数KA=(JA 2/K−
1)MAを用い、倍率変化後の拡大レンズ系倍率MBに対し
明るさズーム起動後の照射レンズの励磁電流JBを求める
ので、所望の明るさを設定することができ、拡大レンズ
系の倍率を任意に変化させても、その倍率から照射レン
ズの励磁電流が演算され所定の明るさが得られるように
制御される。このように蛍光板の明るさを検出して帰還
する負帰還の制御系でなく、演算処理のみで明るさズー
ムを行なうため、照射レンズの励磁電流が時間遅れなく
直ちに決定でき、応答性の向上が図れる。また、蛍光板
における明るさを直接検出しないので、蛍光板における
明るさの検出感度に無関係に制御できる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第1図は本発明に係る電子顕微鏡の明るさズーム調整装
置の1実施例を示す図、第2図は本発明に係る明るさズ
ーム調整の流れを説明するための図である。
第1図において、1は照射レンズ、2は励磁電流設定回
路、3は励磁電流演算制御回路、4は定数記憶回路、5
は定数演算回路、6は明るさズーム制御回路、7は拡大
レンズ系、8〜10はゲート回路を示す。励磁電流設定回
路2は、例えば調整つまみにより照射レンズ1の励磁電
流を設定するものであり、ゲート回路8、9を通して照
射レンズ1を制御する。励磁電流演算制御回路3は、定
数記憶回路4に記憶された定数kを読み出し、拡大レン
ズ系7における倍率Mより所定の演算J=g(k,M)を
行って照射レンズ1の励磁電流Jを求め、ゲート8、10
を通して照射レンズ1を制御する。定数演算回路5は、
照射レンズ1の励磁電流Jと拡大レンズ系7における倍
率Mより所定の演算k=h(J,M)を行って定数kを求
め、これを定数記憶回路4に格納する。明るさズーム制
御回路6は、例えばオペレータから明るさズームオンの
指令が入力されると、定数演算回路5を動作させ、ゲー
ト9、10を制御して照射レンズ1の励磁電流を励磁電流
設定回路2から励磁電流演算制御回路3に切り換えるも
のである。
次に第2図により本発明に係る明るさズーム調整を説明
する。まず、オペレータは、第2図(a)に示すように
例えば拡大レンズ系を倍率MAにし、励磁電流設定回路2
により調整つまみを操作して所望の明るさが得られるよ
うな励磁電流JAを設定する。
そこで、明るさズームオンの指令を入力すると、明るさ
ズーム制御回路6により定数演算回路5が制御され定数
kAが求められて定数記憶回路4に格納され、この定数kA
と倍率MAから励磁電流演算制御回路3において励磁電流
JAが求められる。他方、ズーム制御回路6でゲート回路
9、10に対する切り換え制御信号を論理「0」から論理
「1」に反転させることによって、照射レンズ1の励磁
電流を励磁電流演算制御回路3から供給するようにゲー
ト回路9、10の切り換えが行われる。
従って、倍率設定つまみMSを使って第2図(b)に示す
ように倍率MAをMBに変えたとすると、励磁電流演算制御
回路3は、この倍率MBと定数kAから新たな励磁電流JB
求め、照射レンズ1の励磁電流を倍率の変化に追従して
制御する。この励磁電流JBは、第2図(c)に示すよう
に蛍光板上で同じ明るさを得るものとなる。
以下、拡大レンズ系の倍率Mの変化に対応して同じ明る
さを得るための励磁電流の算出導入について詳述する。
第3図は明るさズームを起動する前の試料照射の照射レ
ンズ光線図である。ここで、照射レンズCLの物面までの
距離をa(mm)、照射レンズCLの仮想の像面までの距離
をb(mm)、照射レンズCLと試料との距離をl(mm)、
照射レンズCLの倍率をMc、試料面上での倍率をMsとす
る。実際には試料面上での像が蛍光板に投影される。ま
た、照射レンズCLの焦点距離をf(mm)とすると、 と表わされる。
また、拡大レンズ系(OL〜PL)にて、拡大された蛍光板
FSでの倍率をMとすれば明るさズームのためには、 Ms・M=k ……(2) とすれば良い。但し、kは起動の初期条件で決まる値で
あり、ズームに入ったあとでは基準値となる。
一方、照射レンズCLの焦点距離は近似的に、 で表される。ただし、D(mm)は照射レンズCLのポール
ピース定数であり、ポールピースのギャップ長とボア径
の和で表される。また、J(A)は照射レンズCLの励磁
電流、U(V)は加速電圧相対補正値である。
従って、(2)式に(1)式と(3)を代入すれば、 となり、初期条件kは、励磁電流Jと拡大レンズ系の倍
率Mが判れば、簡単に演算できる演算可能な値である。
上記のように明るさズーム起動前の拡大レンズ系倍率MA
と照射レンズCL励磁電流JAにより、 として与えられると、ズーム起動後のJ値(ズームを行
なうための照射レンズCLの励磁電流値)、例えば拡大レ
ンズ系の倍率をMBに変化させた時の励磁電流値JBは、ズ
ームの目標値kAと倍率MB及び定数Kにより で与えることができる。
以上の説明から明らかなように 明るさズームをオンにした時のkAの演算。
倍率を変えた時のJBの演算。
CLのJBによる励磁。
を満足させれば、倍率を変化させた時の明るさズームを
瞬時に行うことができる。また、この演算は符号も考慮
してあるので、ズーム起動時の条件に制約されない。即
ち、照射レンズCLが実像結像している状態でも虚像結像
をしている状態でも成立する。
問題点は、光源として一様な光源を想定しているが、
実際には、ガウシアン分布をしていることである。但
し、明るさズーム起動の条件は、照射レンズCLの像面が
試料上ではなく、試料上ではデフォーカスになってい
る。相対的には一様な光源とみなして何等問題はない。
また、結像レンズ系からは、倍率情報のみを受けて演
算で処理する系(倍率に応じた照射域の制御)であるの
で、試料内での吸収による明るさの変化は考慮されな
い。しかし、一般に透過電子顕微鏡は非常に薄い試料で
あり、出射電子線の入射電子線に対する割合が95%以上
の試料が一般的であるので、実用上何ら問題はない。
〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来
の時定数の大きな検出回路と演算回路による負帰還制御
のかわりに倍率情報とズーム起動時の照射レンズ励磁電
流情報のみで、倍率変化後の適正な励磁電流を演算し、
設定するので、励磁電流を瞬時に最適値に設定できる。
特に、検出電流の微小な蛍光板における明るさの検出に
よる負帰還の制御系でなく、演算処理のみで明るさズー
ムを行なうため、照射レンズの励磁電流が時間遅れなく
直ちに決定でき、応答性の向上が図れる。また、蛍光板
における明るさを直接検出しないので、蛍光板における
明るさの検出感度に無関係に制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電子顕微鏡の明るさズーム調整装
置の1実施例を示す図、第2図は本発明に係る明るさズ
ーム調整の流れを説明するための図、第3図は明るさズ
ームを起動する前の試料照射の照射レンズ光線図、第4
図は従来の明るさズームを備えた電子顕微鏡の回路構成
例を示す図である。 1……照射レンズ、2……励磁電流設定回路、3……励
磁電流演算制御回路、4……定数記憶回路、5……定数
演算回路、6……明るさズーム制御回路、7……拡大レ
ンズ系、8…10……ゲート回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】拡大レンズ系の倍率に応じて照射レンズの
    励磁電流を制御して表示面に形成する像の明るさを安定
    化する電子顕微鏡の明るさズーム調整装置であって、明
    るさズーム起動前の拡大レンズ系倍率MA、照射レンズの
    励磁電流JAと定数Kより求められる定数KA={(JA 2/
    K)−1}MAを用い、倍率変化後の拡大レンズ系倍率MB
    に対し明るさズーム起動後の照射レンズの励磁電流JB
    して の式により求めた値を用いて照射レンズの励磁電流を制
    御する励磁電流制御手段を備えたことを特徴とする電子
    顕微鏡の明るさズーム調整装置。
JP63033729A 1988-02-16 1988-02-16 電子顕微鏡の明るさズーム調整装置 Expired - Lifetime JPH07105207B2 (ja)

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